JP2007148151A - ガンマ補正回路および表示パネル制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を抑制しつつ、種々のガンマ補正特性に合わせて電圧調整を行えるようにする。
【解決手段】ガンマ補正回路は、ガンマ参照電圧生成回路１と、ガンマ補正電圧生成回路２と、複数のオペアンプ３とを備える。ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２内の抵抗ストリングの回路構成と抵抗比を同じにし、両回路の間に配置されるオペアンプ３の入出力電圧を等しくするため、オペアンプ３の消費電流を低減しつつ、ガンマ補正を行うことができる。特に、ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２が互いに同じ回路で構成されているため、オペアンプ３の接続位置の変更を比較的容易に行うことができ、広い階調範囲で自由度の大きいガンマ補正を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガンマ補正特性に合わせて電圧の調整を行うガンマ補正回路および表示パネル制御回路に関する。

液晶パネルを駆動する駆動回路は、液晶パネル内に列設された信号線に階調に応じた電圧を供給する。供給する電圧は、液晶パネルの種類に応じて決まり、供給電圧と階調との関係は液晶パネルごとに異なっている。これは、液晶パネルの電気的特性は、例えば採用する表示方式（例えば、ＰＶＡ：Patterned Vertical Alignment、ＯＣＢ：Optical Compensated Birefringence、ＩＰＳ：In-Plane-Switching）により物理現象が異なり、表示結果も異なるためである。

目的とする階調に対する輝度特性は、例えば規格としてsRGB、ITU709、SMPTE240M等の特性で与えられる。特定の輝度特性を与えるために各階調に対してどのような電圧を与えるかを規定するものがガンマ補正である。

すなわち、ガンマ補正は、階調に対して電圧を規定する。一般に、表示６ビットの精度では、ガンマ補正の特性は、直線を組み合わせた折れ線近似になる。一方、８ビット精度での大局的な階調割当を想定した場合、ガンマ補正を直線で近似するのには限界がある。したがって、携帯電話でのＴＶ視聴を想定すると、黒（低輝度）部分での階調再現を正しく行えないという問題がある。

一般に、ガンマ補正特性では、低輝度部分にかなり多くの階調が割り当てられており、電圧が低輝度側と高輝度側では、階調のサンプル点の密度が大きく異なる。このため、単純にガンマ補正曲線を折れ線に近似すればよいというわけではない。

調整用に液晶パネルに電流を流して特性を測定し、その後にユーザがプログラマブルに折れ線の端点を移動させて特性を変更できるようにした技術が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１に開示された技術は、電流を余分に流して電圧を強制的に設定するため、調整するズレが大きくなればなるほど、消費電量が増大してしまう。この点で、携帯電話等の特に消費電力を減らす必要がある機器の場合には、望ましい選択ではない。

液晶パネルの製造会社ごとに、固有のガンマ補正曲線を持っており、製造会社が異なれば、ガンマ補正曲線の種類も大きく異なるのが実情である。製造会社によってガンマ補正曲線が大きく異なる以上、液晶パネルを駆動するドライバＩＣも各ガンマ補正曲線に合致した電圧制御を行う必要がある。

ガンマ補正曲線を折れ線近似する際の精度を高める技術が提案されている（特許文献２参照）。この技術は、ＶＤＤ側とＧＮＤ側に抵抗値を変更できる可変抵抗を用いている。これらの抵抗値を増減することで、ガンマ補正曲線に近似させることが可能となる。ところが、可変抵抗の抵抗値を増減させて特性の調整を行う場合、小さな範囲内での調整しか行えないという問題がある。

一方、ユーザがドライバＩＣを実装する際に、液晶パネルのガンマ補正曲線の特性を任意に調整できるように、メモリに予め記憶させたデータに基づいて任意の電圧を発生させる手法も提案されている（特許文献３参照）。

ところが、メモリ内のデータに応じて発生される電圧をプログラマブルに選択するスイッチが必要となる等、メモリやそのメモリの周辺回路を新たに追加しなければならず、ハードウェア規模が大型化してしまう。

ドライバＩＣを製造する立場では、ガンマ補正特性の微調整で十分であり、その特性を大きく変えて特性自体を自由に調整する必要性は不要である。むしろ、大量生産されたドライバＩＣがベストの状態で調整されたときに、最も低消費電力で動作することが優先される。ただし、液晶パネルの各製造会社ごとにガンマ補正特性が異なる実情を考えると、ドライバＩＣにてガンマ補正特性の調整を行えるのが望ましい。
特開2001-166751号公報 特開2005-10276号公報 米国特許公報6836232

本発明は、消費電力を抑制しつつ、種々のガンマ補正特性に合わせて電圧調整を行うことができるガンマ補正回路および表示制御回路を提供するものである。

本発明の一態様によれば、縦続接続された複数の第１抵抗ユニット間の各接続ノードからそれぞれ電圧を出力可能なガンマ参照電圧生成回路と、前記ガンマ参照電圧生成回路と同じ回路構成で、前記複数の第１抵抗ユニットの抵抗比と同じ抵抗比をもち縦続接続された複数の第２抵抗ユニット間の各接続ノードからそれぞれ階調電圧を出力するガンマ補正電圧生成回路と、前記ガンマ参照電圧生成回路の少なくとも一つの接続ノードと、該接続ノードに対応する前記ガンマ補正電圧生成回路の接続ノードとの間に接続される少なくとも一つのバッファと、を備えることを特徴とするガンマ補正回路が提供される。

また、本発明の一態様によれば、階調情報を含むデジタル画素データをラッチするラッチ回路と、階調電圧を生成する階調電圧生成回路と、前記ラッチ回路でラッチされた前記デジタル画素データのビット値に応じた階調電圧を選択するＤ／Ａ変換器と、前記Ｄ／Ａ変換器の出力レベルを調整して、表示パネル内の対応する信号線に供給する出力回路と、を備え、前記階調電圧生成回路は、複数の基準電圧の電圧レベルを前記表示パネルのガンマ補正特性に合わせて補正して階調電圧を生成するガンマ補正回路と、を有し、前記ガンマ補正回路は、縦続接続された複数の第１抵抗ユニット間の各接続ノードからそれぞれ電圧を出力可能なガンマ参照電圧生成回路と、前記ガンマ参照電圧生成回路と同じ回路構成で、前記複数の第１抵抗ユニットの抵抗比と同じ抵抗比をもち縦続接続された複数の第２抵抗ユニット間の各接続ノードからそれぞれ階調電圧を出力するガンマ補正電圧生成回路と、前記ガンマ参照電圧生成回路の少なくとも一つの接続ノードと、該接続ノードに対応する前記ガンマ補正電圧生成回路の接続ノードとの間に接続される少なくとも一つのバッファと、を有することを特徴とする表示パネル制御回路が提供される。

本発明によれば、消費電力を抑制しつつ、種々のガンマ補正特性に合わせて電圧調整を行うことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るガンマ補正回路の概略構成を示すブロック図である。図１のガンマ補正回路は、ガンマ参照電圧生成回路１と、ガンマ補正電圧生成回路２と、複数のオペアンプ（またはバッファ）３とを備えており、いわゆるマスタスライス方式のガンマ補正回路である。

ガンマ参照電圧生成回路１は、縦続接続された複数の第１抵抗ユニット４からなる抵抗ストリングを有し、隣接する２つの第１抵抗ユニット４間の少なくとも一部の接続ノードからガンマ補正用の参照電圧を出力する。複数の第１抵抗ユニット４のそれぞれは、一つ以上の抵抗素子からなる。個々の第１抵抗ユニット４により、その内部の抵抗素子の数や抵抗素子の接続形態が異なっているが、抵抗素子はすべて同じ抵抗値である。例えば、図１の抵抗ユニットの中には、２つまたは３つの抵抗素子が直列接続されたものや、１つの抵抗素子のみのもの等が存在する。

ガンマ補正電圧生成回路２は、ガンマ参照電圧生成回路１と同じ回路で構成されており、縦続接続された複数の第２抵抗ユニット５からなる抵抗ストリングを有し、隣接する２つの第２抵抗ユニット５間の接続ノードから階調数に等しい数のガンマ補正電圧を出力する。ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２内の抵抗ストリングの一端には電源電圧ＶDDが供給され、他端は接地電圧に設定されている。正確には「接地電圧」は、コモン電圧を中心に正極特性・負極特性に対応して交互に駆動するのであるからコモン電圧ぶんシフトするが、ここではガンマ電圧を生成する説明を簡単化して、以下の説明を行う。

ガンマ参照電圧生成回路１内の複数の第１抵抗ユニット４を構成する抵抗素子はすべて同じ抵抗値を持ち、同様に、ガンマ補正電圧生成回路２内の複数の第２抵抗ユニット５を構成する抵抗素子もすべて同じ抵抗値を持つ。以下では、これら抵抗素子を単位抵抗と呼ぶ。

本実施形態では、ガンマ参照電圧生成回路１内の抵抗ストリングの抵抗比と、ガンマ補正電圧生成回路２内の抵抗ストリングの抵抗比を互いに同じにしている。ただし、ガンマ参照電圧生成回路１内の各単位抵抗の抵抗値は、ガンマ補正電圧生成回路２内の各単位抵抗の抵抗値と必ずしも同じではない。両者の抵抗値は、消費電流と駆動電流の観点からそれぞれ最適な値が設定される。

例えば、６４階調を得るには、８ビット程度の分解能を必要とする。そこで、２５６に近い値として、例えば２５０個の単位抵抗を用意する。この２５０個の単位抵抗を半導体基板上にパターニングにより同じサイズで形成しておき、これら単位抵抗の端部を順に接続して抵抗ストリングを形成する。拡張性および柔軟性を持たせるために単位抵抗を余分に設けて、３００個の単位抵抗を縦続接続してもよい。

単位抵抗は、例えば図１に示すようにジグザグに接続され、複数の単位抵抗にて一つの抵抗ユニットが構成される。各抵抗ユニット内の単位抵抗の接続形態は必ずしも同一ではない。

このように、同じ抵抗値の単位抵抗を組み合わせて同じ回路構成でガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２を形成するため、ガンマ参照電圧生成回路１内の抵抗ストリング中の各接続ノードの電圧は、ガンマ補正電圧生成回路２内の抵抗ストリング中の対応する接続ノードの電圧と一致する。これにより、簡易な構成で電圧値のばらつきの少ない高精度のガンマ補正電圧を生成できる。

第１抵抗ユニット４と第２抵抗ユニット５内の抵抗素子の接続形態には種々のものが考えられる。例えば図２は一部の抵抗ユニットを、並列接続された２つの単位抵抗で構成した例を示している。複数の単位抵抗を並列接続すると、直列接続する場合よりも小さい抵抗値を得ることができ、出力電圧の微調整が可能となる。

一般に、６４階調表示を行う場合、８ビットあれば階調電圧を表現するのに十分であると想定されるが、中間階調部分は人間の視覚感度が高いため、さらなる細かい階調表現が必要とされる場合もある。このため、図２のような並列接続された単位抵抗で抵抗ユニットを構成することも有効である。また、直列接続された単位抵抗と並列接続された単位抵抗を組み合わせて１つの抵抗ユニットを構成してもよい。

一部の抵抗ユニットを並列接続された複数の単位抵抗で構成すると、その抵抗ユニットに接続される他の抵抗ユニットとの接続配線位置を変更する必要が生じる場合がある。そこで、図３に示すように、予め並列接続を考慮に入れた単位抵抗を予備として用意しておき、ある抵抗ユニット内に並列接続された単位抵抗を設ける場合には、予備用の単位抵抗６を用いる。図３の例では、１つおきに予備用の単位抵抗を配置しており、任意の抵抗ユニットを必要に応じて、並列接続された２つの単位抵抗で構成することができる。

並列接続する単位抵抗の数が多いほど、抵抗ユニットの抵抗値を小さくでき、出力電圧の微調整をより細かく行うことができる。例えば、図４は予備用の単位抵抗６を３つ並べて配置した例を示している。

図１のオペアンプ３には、ガンマ参照電圧生成回路１の所定の出力電圧が入力される。オペアンプ３は、入力された電圧と同じ電圧レベルの信号を出力するが、その際、出力信号のドライブ能力を高める作用を行う。オペアンプ３から出力された電圧信号は、ガンマ補正電圧生成回路２内の所定の接続ノードに供給される。より具体的には、オペアンプ３の入力端子に接続されるガンマ参照電圧生成回路１内の抵抗ストリングの所定の接続ノードに対応するガンマ補正電圧生成回路２内の抵抗ストリングの接続ノード端子にオペアンプ３の出力電圧が供給される。

ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２は互いに同じ回路で構成されており、オペアンプ３に接続される接続ノードの位置も両回路で一致させている。したがって、オペアンプ３の入力電圧と出力電圧はほぼ同じになる。これにより、オペアンプ３の入出力端子間を流れる電流が少なくなり、消費電力の削減が図れる。

オペアンプ３は、ガンマ参照電圧生成回路１のすべての接続ノードに対して設けられているわけではなく、複数個（例えば８つ）の接続ノードに一つの割合で設けられている。オペアンプ３からの出力電圧が供給されるガンマ補正電圧生成回路２の接続ノードにて、ガンマ補正のための特性を変化させることになる。

図１のオペアンプ３は、ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２内の予め決められた接続ノードに接続されているが、オペアンプ３の接続位置をプログラマブルに変更できるようにしてもよい。

図５はオペアンプ３の接続位置をプログラマブルに変更可能なガンマ補正回路の一例を示すブロック図である。図５のガンマ補正回路は、図１の回路にセレクタ７を追加したものである。このセレクタ７は、外部から供給される制御信号に基づいて、ガンマ参照電圧生成回路１から出力された複数の電圧（図３の場合、隣接する４種類の電圧）の中から一つを選択する。

制御信号は、例えばガンマ補正を行うべき液晶パネルの種類に応じた信号である。制御信号に応じてオペアンプ３の入力電圧を設定できるため、液晶パネルごとに最適なガンマ補正を行うことができる。

なお、図５のようなセレクタ７を設ける場合、セレクタ７の切替により、オペアンプ３に接続されるガンマ参照電圧生成回路１内の接続ノードが変化するため、本来であれば、オペアンプ３の出力端子の接続先もそれに合わせて切り替える必要がある。ところが、その場合、オペアンプ３の出力端子とガンマ補正電圧生成回路２との間にもセレクタを設けなければならず、回路が複雑化してしまう。

そこで、本実施形態では、オペアンプ３の出力側の接続ノードを固定にしている。これにより、オペアンプ３の入力側と出力側で最大４ステップ分の電圧差が生じるが、それほど大きな値ではないため、多少消費電流が増える程度で実質的にはほとんど問題は生じない。

このように、オペアンプ３の入力電圧を制御信号に応じて切り替えることができるようにすれば、複数種類のガンマ補正特性に合わせたガンマ補正電圧を生成でき、利用価値が高くなる。

図５の例では、ガンマ参照電圧生成回路１の出力電圧のうち、近接した４種類の電圧をセレクタ７に入力しているが、電圧を粗く調整したい場合には、ガンマ参照電圧生成回路１の出力電圧を複数個おきに選択してセレクタ７に入力すればよい。ただ、この場合、オペアンプ３の出力端子とガンマ補正電圧生成回路２との接続が固定であると、オペアンプ３の入出力電圧の電圧差が大きくなり、オペアンプ３の消費電流が増大してしまう。したがって、この場合は、図６に示すように、オペアンプ３の出力端子とガンマ補正電圧生成回路２との間にもセレクタ１０を設けて、入力側のセレクタ７の切替に合わせて、出力側のセレクタ７の切替を行うのが望ましい。

また、図５は、一つのセレクタ７だけを接続する例を示しているが、複数のセレクタ７と、各セレクタ７に対応するオペアンプ３とを設けてもよい。この場合、いくつかのセレクタ７の入力にガンマ参照電圧生成回路１の同じ電圧を供給してもよい。

また、オペアンプ３に入力されるガンマ参照電圧生成回路１の出力電圧の少なくとも一部を変更できる機能をセレクタ７に持たせてもよい。これにより、オペアンプ３の出力電圧を大きく変化させることができる。図７はセレクタ７に入力されるガンマ参照電圧生成回路１の出力電圧のすべてを入れ替える例を示している。図７では、セレクタ７の入出力の接続関係を、点線７ａから実線７のように切り替えている。

このように、セレクタ７の入出力の配線を変更するだけで、ガンマ参照電圧生成回路１の電圧調整位置と電圧調整量を任意に変更できる。配線の変更は、製造の最終段階で配線パターン位置を変更することにより実現可能である。

ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２はいずれも同じ回路で構成されているため、セレクタ７とオペアンプ３の接続箇所をずらしても、電気特性上特に問題が起きることはなく、ガンマ補正電圧生成回路２から所望のガンマ補正電圧を出力することができる。また、セレクタ７とオペアンプ３の接続位置をずらしても、セレクタ７の入力であるガンマ参照電圧生成回路１の出力電圧と、オペアンプ３の出力電圧であるガンマ補正電圧生成回路２の入力電圧とはほぼ同じ電圧になり、オペアンプ３に余計な負担をかけることがなく、消費電流も増えない。

このように、図７の回路では、セレクタ７の入出力の配線を変更するだけで、ガンマ補正電圧を大きな階調範囲で調整することができる。仮に、ガンマ補正電圧を変更するために第１抵抗ユニット４と第２抵抗ユニット５内の単位抵抗の抵抗値を変更するような設計を行うと、半導体基板上の下地膜からマスク形成をやり直す必要が生じ、設計変更に要する製造コストがかかってしまう。これに対して、本実施形態の場合、アルミ配線用のマスクを変更するだけで済み、製造コストがあまりかからない。したがって、マスクコストは1/100以下で済むし、設計変更に要する時間も少なくて済む。

なお、図７の回路において、セレクタ７の入出力の接続関係を変更するために、ガンマ参照電圧生成回路１とセレクタ７の入力端子との間に不図示の別個のセレクタを設けるとともに、オペアンプ３の出力端子とガンマ補正電圧生成回路２との間にも不図示の別個のセレクタを設けてもよい。この場合、プログラマブルにセレクタ７の入出力の接続関係を変更できることになり、マスクを新たに作製する等の手間が不要となる。

また、図５および図７の回路に示すセレクタ７に、単に入力電圧の選択を行わせる機能を持たせるだけでなく、選択した電圧の微調整を行う機能を持たせてもよい。

液晶パネルは種類により、より具体的には製造するメーカにより、互いに異なるガンマ補正特性を持っており、液晶パネルの駆動電圧も種々異なっている。したがって、使用する液晶パネルのガンマ補正特性に合わせたガンマ補正を行う必要がある。上述した図１、図５および図７のガンマ補正回路を用いて液晶パネルを駆動する場合、ブロック構成は図８のようになる。

図８は複数種類の液晶パネルに対応したガンマ補正回路のブロック図を示しており、ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２にはそれぞれ、液晶パネルの駆動電圧に応じた複数種類の電源電圧がスイッチ８を介して供給されるようになっている。実際に使用する液晶パネルの種類に応じていずれか一つのスイッチ８がオンする。

本実施形態では、実際に液晶パネルに供給される電圧に基づいてガンマ補正のための調整量を設定するのではなく、電圧を正規化した相対値に基づいてガンマ補正のための調整量を設定する。このため、ガンマ補正回路に供給される電源電圧の電圧レベルが変化しても、処理内容にはほとんど影響しない。

図９は本実施形態によるガンマ補正処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、ガンマ補正回路を内蔵した半導体チップを製造する際に、作業者が手動で、あるいはコンピュータ等を利用して行う処理手順を示している。

まず、使用する可能性のある液晶パネルのガンマ補正特性を正規化する（ステップＳ１）。例えば、液晶パネルのガンマ補正特性が図１０のようなものであるとすると、正規化した結果は図１１のようになる。図１１は、液晶パネルに印加される電源電圧を１として正規化している。図１０および図１１は、製造会社Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで製造された４種類の液晶パネルについてのガンマ補正特性曲線を示している。図示のように、液晶パネルの種類によって、ガンマ補正特性も大きく異なることがわかる。

次に、正規化した電圧値を、単位ステップ値で整数に量子化する（ステップＳ２）。ステップ幅は１が望ましいが、より精度を向上させたい場合には、単位抵抗を並列接続してステップ幅を例えば０．５にしてもよい。

ここでは、例えば１／２５０をステップ幅として考える。８ビットの階調値を扱うのであれば、１／２５６をステップ幅とすることも考えられるが、実際にＶＴ曲線（階調電圧と透過率の特性）を実測して、指定する電圧をグラフから求める過程を考慮すると、１／２５６よりも１／２５０の方が望ましい。その理由は、１／１００のグラフの目盛りから１／４単位で値を決定することは容易であるが、１／２５６ではグラフの目盛りから値を読みにくいためである。そこで、８ビットの階調値に合わせて１／２５６とするよりも、その近傍の１／２５０にする方が現実的である。なお、このステップ幅はガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２で合わせるのが望ましい。念のため補足しておくが、これは１／２５６をステップ幅とすることを排除するものではなく、１／２５６を利用してもよいことは当然である。

次に、隣り合う階調電圧同士の差分（電圧差）に基づいて抵抗値を計算する（ステップＳ３）。ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２は、抵抗ストリングにて階調電圧を生成するため、隣り合う階調電圧同士の差分を累積することで、階調電圧が得られる。したがって、ここでは、隣り合う階調電圧同士の差分を計算する。より具体的には、計算した差分を四捨五入する。

並列接続を許容する場合には、０．５を単位とする必要があり、差分の計算値を２倍した後に四捨五入し、その後に１／２倍して元のスケール値に戻す。

図１２および図１３は図９のステップＳ３の処理により得られる結果の一例を示す図である。図１２はガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２内の各抵抗ユニットが並列接続された２つの単位抵抗を有する場合の階調値と抵抗値との関係を示す図であり、ステップ幅が０．５の場合を示している。図１３は各抵抗ユニットが並列接続された単位抵抗を持たない場合の階調値と抵抗値との関係を示す図であり、ステップ幅が１の場合を示している。

図１２および図１３のそれぞれには、Ａ会社とＢ会社がそれぞれ製造した液晶パネルの階調電圧と抵抗値との関係が図示されている。

図９のステップＳ３の処理により得られた抵抗値は、中間階調付近で必ずしも一定の値を取っておらず、本実施形態は直線による折れ線近似を行うものではないことがわかる。本実施形態では、多少上下しつつ曲線をデータ的に近似するため、仮に端点を移動させる場合であっても、全体として直線的な近似ではなく、より元の特性曲線に忠実に近似させることができる。

ガンマ補正特性の中で最も精度が要求されるのは、中間階調部分である。したがって、もし抵抗ユニット内に単位抵抗の並列接続を設ける場合には、中間階調に対応する抵抗ユニットに対して重点的に単位抵抗の並列接続を設けるのが望ましい。これにより、並列接続された単位抵抗の数を減らすことができ、単位抵抗の総数も減らすことができる。

例えば、Ｂ会社の液晶パネルに対するガンマ補正電圧を決定する場合、最小階調部分（０〜７階調）と最大階調部分（３９〜６３階調）に対応する抵抗ユニット内には単位抵抗の並列接続を設けないようにすると、すべての抵抗ユニットを並列接続した場合に比べて、７６個の抵抗追加数から４６個の抵抗追加数まで減らすことができる。したがって、余分に単位抵抗を追加したとしても、単位抵抗の総数は３００個以内に抑えることができる。

図９のステップＳ３の処理が終了すると、次に、ステップＳ３で得られた抵抗値の累積値を計算する（ステップＳ４）。累積値を計算することで、ガンマ補正電圧生成回路２から出力される電圧値を計算することができる。ここでは、ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２内の全抵抗値の合計が１になるように正規化されているため、電源電圧を相対電圧と乗じることで、ガンマ補正電圧の絶対値を得ることができる（ステップＳ５）。

このようにして、図１４に示すような特性が得られる。図１４の横軸は階調値、縦軸はガンマ補正値である。図１４は、Ｂ会社の液晶パネルに対するガンマ補正特性を、Ｂ会社から仕様として与えられたオリジナルの特性曲線と、図９のステップＳ１〜Ｓ４の手法で再構成された特性曲線とを示している。図１４には、中間階調部分だけを拡大した図も図示している。

図１４からわかるように、再構成された特性曲線はオリジナルの特性曲線と比べて上下にわずかにずれているものの、全体として非常に近接している。ずれの程度は１／５００程度にすぎないことが確認された。

図９のステップＳ６では、作業者が目視で図１４の特性曲線間のずれを確認するか、あるいはずれをコンピュータ等を用いて計算する。液晶パネルの電源電圧が５Ｖのときのずれ電圧が±０．０１Ｖであれば、ずれの程度は±０．０１Ｖ／５Ｖ＝１／５００となる。したがって、ずれの程度が１／５００程度であれば、８ビットの電気的精度が確保されているものと判断する。もし、ずれの程度が１／５００よりも大きければ、図１のオペアンプ３の接続位置を調整する等してガンマ補正のやり方を変更して再度図９の処理を行う。

上述したガンマ参照電圧生成回路１は、オペアンプ３に入力するための参照電圧を生成することが目的であるため、電流をそれほど流す必要はない。これに対して、ガンマ補正電圧生成回路２は、低消費電力であることが望ましいものの、最低限の駆動能力を必要とするため、ガンマ参照電圧生成回路１よりも多くの電流を流す必要がある。したがって、ガンマ参照電圧生成回路１内の抵抗ストリングの抵抗比は、ガンマ補正電圧生成回路２内の抵抗ストリングの抵抗比と同じであっても、両回路内の単位抵抗の抵抗値はそれぞれ異なる。

例えば、ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２がいずれも２５０個の単位抵抗を有する場合、ガンマ参照電圧生成回路１は、単位抵抗を２ｋΩとすると、合計２×２５０＝５００ｋΩとなり、消費電流は５Ｖ／５００ｋΩとなる。一方、ガンマ補正電圧生成回路２は、単位抵抗を１ｋΩとすると、合計１ｋΩ×２５０＝２５０ｋΩとなり、消費電流は１ｋΩ×２５０＝２５０ｋΩとなって、消費電流は５Ｖ／２５０ｋΩ＝０．０２ｍＡとなる。

このように、ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２は、回路構成と抵抗比は同じであるものの、単位抵抗の抵抗値が異なることから、消費電流も互いに異なる。

以上まとめると、第１の実施形態では、ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２内の抵抗ストリングの回路構成と抵抗比を同じにし、両回路の間に配置されるオペアンプ３の入出力電圧を等しくするため、オペアンプ３の消費電流を低減しつつ、ガンマ補正を行うことができる。特に、ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２が互いに同じ回路で構成されているため、オペアンプ３の接続位置の変更を比較的容易に行うことができ、広い階調範囲で自由度の大きいガンマ補正を行うことができる。

また、ガンマ参照電圧生成回路１とオペアンプ３の間にセレクタ７を設けて、オペアンプ３の入力電圧を制御信号により変更することも可能であり、ガンマ補正特性をプログラマブルに調整できる。

また、ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２は、いずれも単位抵抗を直列または並列に接続して構成されるため、予め半導体基板上に単位抵抗を列設しておけば、これらを順に接続するだけで両回路を形成でき、比較的小さな回路面積でガンマ補正回路を形成できるとともに、抵抗値のばらつきを抑制でき、さらには製造工程も簡略化でき、製造歩留まりの向上が図れる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、１種類の液晶パネルに対応したガンマ補正を行うことを念頭に置いたガンマ補正回路について説明したが、以下に説明する第２の実施形態は、複数種類の液晶パネルに適用可能なガンマ補正回路であることを特徴とする。また、RGBそれぞれの特性に個別に用意されたガンマ補正回路を共用化する場合や、利用環境に応じたバックライト調整に伴い複数用意するガンマ補正回路を共用化する場合など目的は異なっても、一般にガンマ補正回路の共用化において、同様に本技術が利用できる。

ここでは、説明の簡略化のため、２種類の液晶パネルに対して適用可能なガンマ補正回路について説明する。

図１５（ａ）は会社Ａが製造した液晶パネルに対応するガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２内の各接続ノードにおける抵抗値の累積値を示す図、図１５（ｂ）は会社Ｂが製造した液晶パネルに対応する各接続ノードにおける抵抗値の累積値を示す図である。また、図１５（ｃ）は図１５（ａ）と図１５（ｂ）の累積値を大きさ順に並べた図である。

図１５（ａ）の１Ａ，２Ａ，３Ａはそれぞれ、会社Ａの液晶パネルに対応する両回路内の抵抗ストリングの中で電源電圧に近い側から順に並んだ抵抗ユニット間の接続ノードの電圧を表している。また、図１５（ｂ）の１Ｂ〜５Ｂはそれぞれ、会社Ｂの液晶パネルに対応する両回路内の抵抗ストリングの中で電源電圧に近い側から順に並んだ抵抗ユニット間の接続ノードの電圧を表している。

図１５（ｃ）は会社Ａ，Ｂ用の２つの抵抗ストリングの出力電圧を出力可能な一つの抵抗ストリングの累積抵抗値を表しており、この抵抗ストリングからは図１５（ａ）と図１５（ｂ）のすべての電圧が出力される。

図１５（ａ）の抵抗ストリングと図１５（ｂ）の抵抗ストリングは同じ電圧を出力することがある（例えば、接続ノード１Ａと１Ｂ）が、これは図１５（ｃ）に示すように、同じ接続ノードから同じ電圧を出力することに対応する。

また、図１５（ａ）の抵抗ストリングと図１５（ｂ）の抵抗ストリングがそれぞれ対応する接続ノードから異なる電圧を出力することがある（例えば、２Ａと２Ｂ）。この場合、図１５（ｃ）に示すように、それぞれ異なる接続ノードから電圧を出力することに対応する。これら２つの接続ノード間には、累積した抵抗値の差分に相当する抵抗ユニットが接続される。

図１６（ａ）、図１６（ｂ）および図１６（ｃ）は図１５（ｃ）の抵抗ストリングを別の表現で表したものである。図１６（ａ）は累積抵抗値の差分を表しており、図１６（ｂ）は会社Ａの液晶パネルに対応する接続ノードのみをハッチング領域で明示したものであり、図１６（ｃ）は会社Ｂの液晶パネルに対応する接続ノードのみをハッチング領域で明示したものである。

図１６（ａ）〜図１６（ｃ）の結果をまとめると図１７のようになる。図１７の上下方向に並んだボックス１１は抵抗ユニットを表しており、各ボックス１１の中の数字は抵抗ユニットの相対的な抵抗値である。例えば、数字２と記載されたボックスは、図１７の下側に拡大して図示しているように、２つの単位抵抗を直列接続したものである。

会社Ａの液晶パネルに対応する電圧は図１７の左側に記載された５Ａ，４４Ａ，５５Ａ，６２Ａ，６７Ａであり、会社Ｂの液晶パネルに対応する電圧は図１７の右側に記載された５Ｂ，２２Ｂ，３３Ｂ，４４Ｂ，５１Ｂ，５８Ｂ，６５Ｂである。

このように、図１７のような抵抗ストリングを用意しておけば、製造会社の異なる２種類の液晶パネルのいずれにも対応した参照電圧を生成できる。これら２種類の参照電圧は例えば図１８に示すようなセレクタ１２を用いて選択される。

図１８のセレクタ１２は、外部から供給される制御信号に応じて、会社ＡまたはＢに対応するガンマ補正電圧を選択する。図１８のＶSG0、ＶSG1、ＶSG2は、階調値の大きい方から順に並べた参照電圧である。

上述した例では、２種類の液晶パネルのいずれかに対応した参照電圧を選択する場合について説明したが、本実施形態は３種類以上の液晶パネルのいずれかに対応した参照電圧を選択する場合にも同様に適用可能である。

第２の実施形態においても、図５等で説明したように、ガンマ参照電圧生成回路１とオペアンプ３の間にセレクタ７等を接続してガンマ補正の調整量を微調整してもよい。

図１等で説明したガンマ補正回路は、抵抗ストリング内の複数個の抵抗ユニットごとにオペアンプ３を接続している。例えば、８個の抵抗ユニットごとにオペアンプ３を接続する場合、６４階調の場合には８個のオペアンプ３が必要になる。このため、図１５〜図１７のように、２種類の液晶パネルに対応したガンマ補正電圧を生成するには、単純に計算して８個×２＝１６個のオペアンプ３が必要になる。

ただし、厳密にはガンマ補正電圧の電圧レベルが多少ずれるが、すべてのオペアンプ３を二組設ける必要はない。ガンマ補正特性は一般に、中間階調部分はほぼ線形な特性を示すため、異なるガンマ補正特性を持つ液晶パネル用の参照電圧を同一のオペアンプ３に入力してガンマ補正電圧を生成することができる。これに対して、最大階調や最小階調に近い部分は非線形な特性を示し、各液晶パネルごとに特性が大きく変化するため、別個のオペアンプ３を設けてガンマ補正電圧を生成するのが望ましい。

図１９は１種類の液晶パネル用のガンマ補正電圧を生成する場合のガンマ補正回路の概略構成図である。これに対して、図２０は図１７と同様に２種類の液晶パネル用のガンマ補正電圧を生成する場合のガンマ補正回路の概略構成図である。

図２０の場合、中間階調部分の４個の参照電圧RefV2A〜RefV5Aは、２種類の液晶パネル用のガンマ補正電圧を生成する際に共用される。すなわち、各参照電圧とも、対応する１つのオペアンプ３で２種類の液晶パネル用のガンマ補正電圧を生成する。一方、最大階調側と最小階調側の各２個の参照電圧（RefV0A, RefV0B)、（RefV1A, RefV1B)、（Ref6A, Ref6B)、（Ref7A, Ref7B)は、各液晶パネルごとに設けられる。すなわち、液晶パネルごとに互いに異なるオペアンプ３を設けてガンマ補正電圧を生成する。

図２０のような制御を行う他に、２種類の液晶パネルのそれぞれごとに８個の参照電圧を生成し、そのうち必要とする参照電圧だけを選択して対応するオペアンプ３に接続してもよい。図２１はこの手法をより具体的に説明する図である。会社Ａの液晶パネルに対応する８個の参照電圧５Ａ，４４Ａ，５５Ａ，６２Ａ，６７Ａ，７１Ａが左側に、会社Ｂの液晶パネルに対応する８個の参照電圧５Ｂ，２２Ｂ，３３Ｂ，４４Ｂ，５１Ｂ，５８Ｂ，６５Ｂ，７０Ｂが右側に記載されている。これらの参照電圧のうち、５Ｂを参照電圧RefV0B、２２Ｂを参照電圧RefV1Bとすることで、会社Ｂの液晶パネルについて最大階調側の参照電圧をより細かく制御できる。

また、４４Ａを参照電圧RefV0A、６２Ａを参照電圧RefV1Aとする。例えば、会社Ｂの液晶パネルについては６５Ｂから参照電圧を出力することも考えられるが、６５Ｂの近くに６２Ａがあるため、参照電圧RefV1Aを代わりに用いることができる。６５Ａの付近ではすでに電圧値が小さくなっており、２種類の液晶パネル用のガンマ補正特性がともに線形になっている。したがって、６５Ａと６５Ｂのどちらを選択してもガンマ補正結果にそれほどの差は生じない。

図２２は図２１を実現するためのガンマ補正回路の概略構成を示す図である。ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２内にはそれぞれ抵抗ストリングが設けられ、これら抵抗ストリング内の各ブロックは直列接続される単位抵抗の数を表している。ガンマ参照電圧生成回路１の４種類の出力電圧が対応するオペアンプ３に入力されており、これらオペアンプ３の出力はガンマ補正電圧生成回路２内の対応する接続ノードに供給されている。上から１番目と３番目のオペアンプ３の出力電圧に基づいて、２種類の液晶パネルで共有されるガンマ補正電圧（５Ａ，５Ｂ）と（４４Ａ，４４Ｂ）が生成される。上から２番目のオペアンプ３は会社Ｂの液晶パネル用のガンマ補正電圧２２Ｂを生成するために用いられ、一番下のオペアンプ３は会社Ａの液晶パネル用のガンマ補正電圧６２Ａを生成するために用いられる。

図２３は図２２の変形例であるガンマ補正回路の概略構成を示すブロック図である。図２３のガンマ補正回路は、ガンマ参照電圧生成回路１とオペアンプ３の入力端子との間に接続されるスイッチ１３と、オペアンプ３とガンマ補正電圧生成回路２の間に接続されるスイッチ１４とを有する。

スイッチ１３は、ガンマ参照電圧生成回路１の互いに異なる複数の出力電圧のいずれかをオペアンプ３の入力端子に供給するための切替を行う。一方、スイッチ１４は、オペアンプ３の出力電圧をガンマ補正電圧生成回路２内の互いに異なる複数の接続ノードのいずれかに供給するための切替を行う。

オペアンプ３は、消費電流の削減のためには、入出力電圧を等しくする必要がある。そこで、スイッチ１３とスイッチ１４の切替は連動して行われる。スイッチ１３，１４の切替は、外部からの制御信号に基づいて行ってもよいし、配線パターンで代用してもよい。後者の場合、例えば、オペアンプ３の入力端子とガンマ参照電圧生成回路１の複数の接続ノード間のそれぞれを配線パターンで予め接続しておき、不要な配線パターンをレーザ等で切断してもよい。

スイッチ１３として配線パターンを設ける場合には、配線パターンの総延長がなるべく短くなるようにレイアウト配置を行うのが望ましく、また不要な配線パターンを簡易に切断できるような場所に配置するのが望ましい。これは、オペアンプ３の出力端子とガンマ補正電圧生成回路２との間のスイッチ１４についても同様である。

図２４は上述した第１または第２の実施形態の手法によりガンマ補正を行った結果を示す図である。図２４（ｂ）は本実施形態によるマスタスライス方式によりガンマ補正を行った場合のガンマ補正特性の設計値と実測値との差分（オフセット電圧）を示し、図２４（ａ）は従来のガンマ補正を行った場合のガンマ補正特性のオフセット電圧を示している。両図とも、横軸は階調値、縦軸はオフセット電圧である。

図２４を見ればわかるように、６４階調のすべてにわたって、本実施形態は従来例よりもオフセット電圧が減少しており、特性が改善していることがわかる。

このように、第２の実施形態では、複数の液晶パネル用のガンマ補正電圧を一つのガンマ補正回路で生成できるため、液晶パネルごとの専用のガンマ補正回路を設けなくて済み、ガンマ補正回路の利用価値が高くなる。

（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態で説明したガンマ補正回路は、例えば液晶パネルを駆動するドライバＩＣ内に内蔵される。

図２５はこの種のドライバＩＣの概略構成の一例を示すブロック図である。図２５のドライバＩＣは、デジタル画素データを画素単位で順に取り込むシフトレジスタ２１と、シフトレジスタ２１で取り込んだデジタル画素データを所定の画素単位で同時にラッチするデータラッチ回路２２と、データラッチ回路２２のラッチデータの電圧レベルを液晶パネルの電源電圧レベルに合致する電圧レベルに変換するレベルシフタ回路２３と、階調表示用の基準階調電圧を生成する階調電圧生成回路２４と、階調電圧生成用の電源回路２５と、デジタル画素データのビット値（階調値）に応じた基準階調電圧を選択するＤ／Ａコンバータ２６と、Ｄ／Ａコンバータ２６から出力された基準階調電圧のゲインを調整する出力回路２７とを備えている。出力回路２７から出力された階調電圧は、液晶パネル内の対応する信号線に供給される。

第１および第２の実施形態で説明したガンマ補正回路は、図２５の階調電圧生成回路２４内に設けられる。階調電圧生成回路２４から出力される基準階調電圧は、液晶パネルのガンマ補正特性に合わせて調整された電圧である。

階調電圧生成回路２４に電源電圧を供給する電源回路２５は、同じドライバＩＣ内に設けてもよいし、別のチップ内に設けてもよい。

本実施形態のドライバＩＣは、例えば液晶パネルの額縁部分に実装される。あるいは、液晶パネルとは別の基板上に実装され、ＦＰＣ等を介して液晶パネルと信号の送受を行ってもよい。

このように、第１および第２の実施形態で説明したガンマ補正回路は、液晶パネルを駆動するためのドライバＩＣ内に内蔵することができ、ドライバＩＣの消費電力をさほど増やすことなく、ドライバＩＣ内で精度の高いガンマ補正を行うことができる。

上述した各実施形態では、液晶パネルのガンマ補正を行う例を説明したが、本発明は液晶表示装置以外の各種の平面表示装置（例えば、EL装置やプラズマ表示装置など）に広く適用可能である。

本発明の第１の実施形態に係るガンマ補正回路の概略構成を示すブロック図。 一部の抵抗ユニットを並列接続された２つの単位抵抗で構成した例を示す図。 予備の単位抵抗を設けた例を示す図。 予備の単位抵抗を３つ並べて配置した例を示す図。 オペアンプ３の接続位置をプログラマブルに変更可能なガンマ補正回路の一例を示すブロック図。 セレクタ７に入力されるガンマ参照電圧生成回路１の出力電圧のすべてを入れ替える例を示す図。 セレクタ７に入力されるガンマ参照電圧生成回路１の出力電圧のすべてを入れ替えたガンマ補正回路のブロック図。 複数種類の液晶パネルに対応したガンマ補正回路のブロック図。 本実施形態によるガンマ補正処理の処理手順の一例を示すフローチャート。 製造会社Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで製造された４種類の液晶パネルについてのガンマ補正特性曲線を示す図。 図１０の電圧を正規化したガンマ補正特性曲線を示す図。 ガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２内の各抵抗ユニットが並列接続された２つの単位抵抗を有する場合の階調値と抵抗値との関係を示す図。 各抵抗ユニットが並列接続された単位抵抗を持たない場合の階調値と抵抗値との関係を示す図。 図１０のステップＳ５の処理により得られる結果を示す図。 （ａ）は会社Ａが製造した液晶パネルに対応するガンマ参照電圧生成回路１とガンマ補正電圧生成回路２内の各接続ノードにおける抵抗値の累積値を示す図、（ｂ）は会社Ｂが製造した液晶パネルに対応する各接続ノードにおける抵抗値の累積値を示す図、（ｃ）は図１５（ａ）と図１５（ｂ）の累積値を大きさ順に並べた図。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は図１５（ｃ）の抵抗ストリングを別の表現で表した図。 図１６（ａ）〜図１６（ｃ）の結果をまとめた図。 参照電圧の選択のやり方を示す図。 １種類の液晶パネル用のガンマ補正電圧を生成する場合のガンマ補正回路の概略構成図。 ２種類の液晶パネル用のガンマ補正電圧を生成する場合のガンマ補正回路の概略構成図。 ２種類の液晶パネルのそれぞれごとに８個の参照電圧を生成し、そのうち必要とする参照電圧だけを選択して対応するオペアンプ３に接続する例を説明する図。 図２１を実現するためのガンマ補正回路の概略構成を示す図。 図２２の変形例であるガンマ補正回路の概略構成を示すブロック図。 第１または第２の実施形態の手法によりガンマ補正を行った結果を示す図。 ドライバＩＣの概略構成の一例を示すブロック図。

符号の説明

１ ガンマ参照電圧生成回路
２ ガンマ補正電圧生成回路
３ オペアンプ
４ 第１抵抗ユニット
５ 第２抵抗ユニット
６ 予備の単位抵抗
７，１０ セレクタ

Claims (5)

1. 縦続接続された複数の第１抵抗ユニット間の各接続ノードからそれぞれ電圧を出力可能なガンマ参照電圧生成回路と、
   前記ガンマ参照電圧生成回路と同じ回路構成で、前記複数の第１抵抗ユニットの抵抗比と同じ抵抗比をもち縦続接続された複数の第２抵抗ユニット間の各接続ノードからそれぞれ階調電圧を出力するガンマ補正電圧生成回路と、
   前記ガンマ参照電圧生成回路の少なくとも一つの接続ノードと、該接続ノードに対応する前記ガンマ補正電圧生成回路の接続ノードとの間に接続される少なくとも一つのバッファと、を備えることを特徴とするガンマ補正回路。
2. 前記ガンマ参照電圧生成回路の複数の出力電圧の中から一つを選択して、対応する前記バッファに供給する第１選択器を備えることを特徴とする請求項１に記載のガンマ補正回路。
3. 前記バッファと前記ガンマ補正電圧生成回路の複数の接続ノードとの間に接続され、前記第１選択器が選択した出力電圧と同じ電圧レベルを持つ前記ガンマ補正電圧生成回路の接続ノードを選択する第２選択器を備えることを特徴とする請求項２に記載のガンマ補正回路。
4. 互いに異なる複数のガンマ補正特性のそれぞれごとに、前記バッファに入力される前記ガンマ参照電圧生成回路の接続ノードの選択と、前記バッファから出力される電圧の前記ガンマ補正電圧生成回路の接続ノードの選択とを行う第３選択器を備えるを特徴とする請求項１に記載のガンマ補正回路。
5. 階調情報を含むデジタル画素データをラッチするラッチ回路と、
   階調電圧を生成する階調電圧生成回路と、
   前記ラッチ回路でラッチされた前記デジタル画素データのビット値に応じた階調電圧を選択するＤ／Ａ変換器と、
   前記Ｄ／Ａ変換器の出力レベルを調整して、表示パネル内の対応する信号線に供給する出力回路と、を備え、
   前記階調電圧生成回路は、複数の基準電圧の電圧レベルを前記表示パネルのガンマ補正特性に合わせて補正して階調電圧を生成するガンマ補正回路と、を有し、
   前記ガンマ補正回路は、
   縦続接続された複数の第１抵抗ユニット間の各接続ノードからそれぞれ電圧を出力可能なガンマ参照電圧生成回路と、
   前記ガンマ参照電圧生成回路と同じ回路構成で、前記複数の第１抵抗ユニットの抵抗比と同じ抵抗比をもち縦続接続された複数の第２抵抗ユニット間の各接続ノードからそれぞれ階調電圧を出力するガンマ補正電圧生成回路と、
   前記ガンマ参照電圧生成回路の少なくとも一つの接続ノードと、該接続ノードに対応する前記ガンマ補正電圧生成回路の接続ノードとの間に接続される少なくとも一つのバッファと、を有することを特徴とする表示パネル制御回路。

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